科技館展品組成部件標準化研究

范亞楠

[摘 要]展品是科技館最重要的展教資源，直接決定了科技館功能的實現。本文通過對實體科技館展品進行系統調研，研究總結科技館展品的特點與基本組成，分析展品組成部件標準化需求，列出可通用化的展品部件，并對部件標準化設計提出建議，對于展品開發標準的制定具有參考意義。

[關鍵詞]科技館展品 展品部件 標準化

科技館是面向社會開展科普教育的公益性基礎設施，強調由觀眾通過自主參與，體驗、操作互動展品激發科學探索興趣，學習科學知識、科學方法，因此展品是科技館最重要的展教資源，科技館展品的數量、質量、特色、更新率以及完好率等，直接決定著科技館的展教功能和對公眾的吸引力。隨著我國科普事業飛速發展，科普展品開發逐漸趨于社會化和產業化，如何保證科技館展品質量、降低維護難度、提升完好率，滿足新時期觀眾的科普需求，迫切需要不斷提高科普展品研發、制作等各方面工作的標準化水平。

本文通過對科技館展品進行調研，整理歸類展品組成部件，對科技館展品組成部件通用化、標準化現狀進行研究，并從行業發展角度對標準化需求進行分析，提出展品部件標準化設計建議，以期對展品開發標準化工作提供有益借鑒。

一、科技館展品基本構成

實體科技館、流動科技館、科普大篷車以及數字科技館組成了我國的“四位一體”現代科技館體系，其中實體科技館是“主干”，因此本文以實體科技館中的展品為研究對象。

科技館展品按照展示形式，大致可分為機電互動類展品、多媒體互動類展品、靜態模型展示展品、實物陳列類展品、體驗類展品等五種。根據展品的五個分類，總結出五類展品的主要結構組成：（1）機電互動展品。主要有展臺、互動操作機構、傳動機構、執行機構、防護裝置等組成。互動操作機構包括動力輸入與電信號輸入等，動力輸入一般采用手輪、手柄、推桿等機構，電信號輸入一般通過手輪、搖桿連接傳感器或者直接采用按鈕、觸摸屏等設備;傳動機構用于將觀眾的操作動作傳遞至展品執行機構，一般采用機械結構傳遞動力或者電信號傳遞;執行機構為展品主要展示部分，觀眾通過執行機構的動作，了解展品展示的內容，學習相關知識，一般根據具體的展示內容進行設計制作;防護裝置主要出于安全考慮，為一些有安全隱患的結構設置防護罩、圍欄等裝置，將之與觀眾隔離開。（2）多媒體互動展品。主要由互動操作機構、電控及軟件系統、多媒體顯示系統等組成。其中互動操作機構主要由按鈕、搖桿、手輪、觸摸屏等組成。多媒體顯示系統主要包括顯示屏或投影等設備，一般在科技館會為觸摸屏、顯示屏等設計專門的安裝結構，起安全、防護作用。（3）靜態模型展示展品。一般根據要展示的模型，設置相應的展臺、防護裝置，同時配套設置有關的說明牌。（4）實物陳列展品。與靜態模型展品一樣，一般根據實物設置相應的展示臺、防護裝置、說明牌，較大型的實物設計圍欄圍出安全區域。（5）體驗類展品。作為大型載人體驗展品，一般根據實際需要專門設計制作。

經梳理，得出科技館展品主要由操作機構、電控及軟件系統、傳動機構、設備安裝部件、安全防護機構等五類結構部件組成。

二、展品組成部件標準化現狀

由于科技館展品屬于非標準化產品，常設展覽的展品一般只制作一次，因此有關展品的標準行業內尚無發布推廣，也沒有相關的標準可供參考。筆者對國內幾個著名科技館，包括中國科技館、上海科技館、廣東科學中心等進行調研，發現在展品組成部件通用化、標準化方面十分欠缺。例如，以互動操作機構中的按鈕、搖桿、手輪等為例，一個場館內，甚至是同一展廳、一個展區都不能做到統一，部分操作部件還存在安全隱患，如有的推桿中間的溝槽很容易發生卡觀眾，尤其是兒童手指。這些現象出現的原因主要是起主導作用的科技館沒有制定統一的標準，造成同一展廳內的展品不同的制作企業選擇不同的結構與生產工藝，其結果就是組成展品的部件五花八門，展品造價較高、質量參差不齊，給科技館展品的日常運營和維護工作帶來了極大的壓力，如某科技館展品維修部門，一個展廳內日常準備的維修部件就堆滿了整個工作間，可見維護工作的繁雜。

為了提高展品質量，簡化日常運營工作，降低成本，提高展品完好率，部分近期改造的科技館在展品標準化方面做了一些實踐探索。如中國科技館2016年改造完成的“太空探索”展廳在展品部件規范化、通用化方面做了明確規定，采用統一的結構設計和標準件。雖然展品由多家企業生產制作，但展品質量高，展品外觀統一，組成部件通用，大大簡化了設計工作和日常維護工作，展廳開放參觀后，連續多日展品完好率100%。

雖然中國科技館在展品研發標準化方面做了有益的探索，但只是個案，展品研發和生產標準化、規范化程度低的現狀仍沒有改變，這在一定程度上制約了我國科技館事業的發展。

三、展品組成部件標準化的需求分析

通過對科技館展品及其組成部件通用化的調研分析，發現對展品組成部件通用化、標準化的需求十分迫切，為此本文從行業發展、科技館自身發展與生產企業三個方面加以分析。

（一）行業發展的需要

隨著我國科普事業飛速發展，科技館建設進入高潮，展覽展品開發規模不斷擴大，逐漸趨于社會化和產業化，展品需求量大，生產能力不足，價格偏高，質量不穩的行業現狀亟待改變。如何保證科技館展覽展品開發呈現較高水平，促進科普事業的可持續發展，充分發揮科普展覽教育的社會效益，迫切需要不斷提高展覽展品開發、管理和運營等各方面工作的標準化水平。作為展品研發標準化的重要組成部分，展品組成部件標準化對科技館行業的發展具有重大意義。

（二）科技館自身發展的需要

在我國“四位一體”現代科技館體系中，實體科技館是“主干”。以中國科技館為例，2017年8月12日全天接待觀眾人數達到了創紀錄的5.6萬余人次，人流量大、人員密集，使科技館面臨巨大的安全壓力，對觀眾人身安全、展品安全等提出了嚴峻的挑戰。同時，科技館提倡公眾動手參與和體驗，展品長期處在頻繁操作和使用的狀態，甚至遇到破壞性違規操作等，這對展品質量以及可維護性提出了很高的要求。這些特點表明，展品不同于其他普通商品或產品，必須滿足高質量、高可靠、絕對安全、可維護性強的要求。展品組成部件標準化、通用化，可大大降低展品設計與生產難度，保障展品質量。標準化的設計可有效降低展品安全風險。通用化的部件可大幅簡化維修工作，對提高展品完好率有重要意義。因此，科技館從自身發展角度，對展品組成部件標準化、通用化的需求十分迫切。

（三）展品生產企業的需要

隨著科技館展品開發產業化的不斷發展，越來越多的企業加入到展品的研制、生產當中，為行業發展注入了新鮮血液。但是，鑒于現階段我國科技館發展水平和企業自身實力，展品設計、生產不規范現象普遍存在，相當企業剛起步，生產類似于手工作坊，造成展品質量很難得到保障。目前，規模較大的企業對標準的態度較為積極，而規模小、相對落后的企業由于擔心自身的能力水平而對標準持保守態度。但從行業發展的大局來看，制定展品組成部件統一的標準，對于規范企業生產、提高展品質量具有重要的現實需求意義，推行標準化設計與制作，有助于企業的快速發展。

標準的制定是大勢所趨，更是迫在眉睫。在場館和場館之間、場館和企業之間建立統一的規范和準則，必然可以提升行業發展的壓力和動力，推動科普事業向良性發展。

四、展品組成部件標準化設計建議

為了適應科技館發展需要，引領新時代科技館發展潮流，中國科技館承擔的中國科協“科技館展品創新關鍵技術與標準研發及信息化平臺建設應用示范”項目課題“展品開發標準研究與通用部件研發” （編號：2015BAK34B04），對展品開發標準化進行了系統研究。筆者參與了其中展品通用部件的研制工作，根據項目實踐經驗，結合上文的總結分析，對展品組成部件標準化設計提出以下建議。

（一）展品通用部件范圍

根據展品組成部件研究成果，經系統研究后，提出詳細的展品通用部件范圍，如表1所示。

（二）通用部件標準化設計

1.通用操作部件。手輪、多檔旋鈕部件對軸尺寸和軸承型號、零件材料、與展臺安裝方式等做統一要求。推桿應在成熟的設計基礎上增加防夾手結構。按鈕與搖桿可直接采購，但是市場上按鈕、搖桿種類繁雜，型號多樣，實際使用時應優選出一種型號，統一使用。觸屏安裝機構與平板支撐旋轉機構為觀眾通過觸摸屏參與展品互動而專門設計的機構，滿足左右、俯仰角度調整需求，零件材料、與展臺安裝方式、標準件選型等需做統一要求。

2.通用電氣部件標準化設計。設計兩種尺寸規格的通用電控柜，并對線路布局及電氣部件等做了規定。設計制作科技館展品用電控板，滿足絕大部分展品電氣控制需要;對輸入、輸出、串口通信、以太網通訊等做了統一要求。編制電氣控制程序模塊，所有展品的電氣控制均以此模塊為基礎進行開發。編制通用多媒體程序控制模塊，滿足大多數多媒體互動展品程序控制需要。

3.通用傳動部件。以科技館機電互動展品常用的幾種輸入、輸出為基礎，對觀眾操作輸入至展品響應部分的中間傳動環節進行通用化、標準化設計。所有部件均采用常用的標準機械零部件，主要依據傳動距離、負載情況、使用環境與方便快速維修等方面要求進行設計。

4.設備安裝部件。設備安裝部件中的展臺是展品的基礎，其外形多種多樣，但應對以下幾個參數作出規定：展臺高度分為面向成人的展品與面向兒童的展品兩種;材料;維修門尺寸應盡量大，并采用統一的鉸鏈與鎖扣;表面處理;臺面文字字體、字高統一;踢腳。顯示屏安裝部件為固定電視、顯示器等屏幕設計的結構，主要在結構設計、材料、防護措施上做統一規定。外掛設備安裝支架，主要針對投影機等設備，雖然市面上有投影機架，但是展廳不同于會議室、教室等，環境需要額外對防塵、防撞與安全作出要求，例如增加保險繩且使用不同掛點設計等。圖文版音箱部件，設計一套可快速更換圖文版的結構，同時將音箱集成到其中。抽拉式維修平臺主要在展臺內部設置一個導軌式抽拉平臺，展品使用的各種部件，如工控機、電控柜、傳動部件等均安裝在平臺上，維修時只需拉出，而無需維修人員進入展臺內。

5.安全防護部件。亞克力護罩外形多種多樣，但材料選用、粘接工藝、通氣與散熱孔、與展臺連接方式等需要作出統一要求。圍欄以使用場所為依據，分為安全防護用圍欄與維持參觀秩序用圍欄兩大類。安全防護用圍欄，參照相關國家標準進行設計;維持參觀秩序用圍欄，可根據需要自行設計，但強度需滿足標準要求。使用鋼化玻璃的圍欄，應選用帶夾層的鋼化玻璃，單塊玻璃面積不易過大。同時，為了方便維護，應提高玻璃安全性，設計合理的安全玻璃夾持結構，統一安裝方式，統一鋼化玻璃尺寸。

上述所有通用部件結構設計樣例（含圖紙），可參閱“科技館展品創新關鍵技術與標準研發及信息化平臺建設應用示范”項目（編號：2015BAK3

4B00）“展品開發標準研究與通用部件研發”課題（編號：2015BAK34B04）的通用部件研發成果。

綜上所述，為了滿足新形勢下觀眾對科技館展品的需求，亟需推進展品組成部件通用化、標準化工作。本文經過系統調研、分析與研究，對科技館展品組成部件標準化進行探索，提出標準化設計建議，希望對科技館展品開發標準的制定提供有益的借鑒。

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